JP2004209643A - 盲蓋自動着脱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明はマシニングセンタにおいてアタッチメントを位置決めするカービックカップリングの連結部を切削液，切粉から保護する盲蓋の自動着脱装置を提供する。
【解決手段】 主軸とマガジンとの間で工具またはアタッチメントの交換を交換アームを用いて行う工作機械において、主軸頭の先端に設けたアタッチメント位置決め連結用カップリングを保護する盲蓋の着脱装置であって、前記主軸および前記マガジンのツールポットに装着可能なシャンク、該シャンク端に前記交換アームと係合する把持溝を刻設したフランジ、該フランジのシャンク側端面に前記盲蓋を保持する保持部材を有する搬送具と、前記盲蓋を保持した前記搬送具を主軸に装着したときに盲蓋を主軸頭先端において係合する係合部材とを備えてなり、交換アームを流用して搬送具を介して盲蓋を着脱することものである。
【選択図】 図５

Description

本発明はマシニングセンタのようなアタッチメント自動交換機能を有する工作機械において、アタッチメント装着用のカップリングを切削液或いは切粉から保護する盲蓋の自動着脱装置に関する。

工作機械の防塵カバー装置としては例えば実公昭５９−４３０７２号が知られている。このものは図１０に示すように、主軸頭１０１の下面外周部にアタッチメント装着用クランプ装置１０２が設けられ、主軸スリーブ１０５の下面にアタッチメントの割出し板と噛み合うための角度割出し板１０４が設けられていて、この角度割出し板１０４を保護するカバー１０６は外周部にクランプ装置１０２と係脱自在な係合片１０８を有し主軸１０３が貫通する中央穴１０５を有して受皿状を成す。

そしてこのカバーは図１１に示すようにアタッチメント搬送装置１１０により昇降可能でかつ縦軸周りに回転可能である。そして搬送装置は基盤１１１から主軸頭１０１側へ突設した腕１１２に沿って左右方向に移動可能に設けられた搬送台１１３と、この台に上下動可能でかつ縦軸周りに回動可能に設けられた受枠１１４と基盤１１１上の収納台１１５にカバーとアタッチメントを受ける受台とで構成されている。

そしてカバー装着にはカバーをのせた受台を搬送台１１３で主軸の下方位置とし、受枠１１４を上昇させると共にカバー１０６を４５°回転し、アタッチメントの割出し板にかぶせ、カバー１０６を逆に４５°反転して取り付けるものである。

また特公平７−６３９１４号のものは、図１２に示すように主軸１２１の先端に大径の回転工具ホルダの大径部端面に設けられたリングギヤ１２２に係合するリングギヤ１２３を切屑から保護するカバー１２４を主軸ヘッド先端のカバー穴に着脱可能に装着する。そして主軸ヘッド先端のスプリング１２５で主軸中心方向に付勢した保持ピン１２６をカバー１２４外周に形成した環状Ｖ溝に係合させることによって保持している。

カバーを着脱するために交換アームの把持爪１２７の工具ホルダ１２８を把持する工具把持部１２７Ａとは別にカバー外周に設けた環状突部１２４Ａを把持するカバー把持Ｖ溝１２７Ｂが設けられていて、交換と同じ動作でカバーの交換を行うものであり、取り外されたカバー１２４は進退可能な保持装置に保持される。
実公昭５９−４３０７２号 図２（本願では図１０に相当）、図１（本願では図１１に相当） 特公平７−６３９１４号 図２（本願では図１２に相当）

実公昭５９−４３０７２号のものは、カバー（盲蓋）がアタッチメント交換装置の中に収納されているので、カバーの交換にはアタッチメント交換装置が必要であり、装置が大がかりなものとなる。またアタッチメント交換装置にカバーを収納するスペースが必要であって交換装置が大きくなってコストが高くなるという問題があった。

特公平７−６３９１４号のものはアタッチメント交換装置とは別の工具交換装置の交換アームにカバー把持部を設けたのでカバー交換装置としては改善されたもののカバー保管のための装置を要するという問題があった。

本発明はこのような従来の技術の有する問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、カバー（盲蓋）が工具と同じようにマガジンに格納でき、工具交換アームを流用することによって交換できる装置を提供しようとするものである。

上述の目的を達成するために本発明は、主軸とマガジンとの間で工具またはアタッチメントの交換を交換アームを用いて行う工作機械において、主軸頭の先端に設けたアタッチメント位置決め連結用カップリングを保護する盲蓋の着脱装置であって、前記主軸および前記マガジンのツールポットに装着可能なシャンク、該シャンク端に前記交換アームと係合する把持溝を刻設したフランジ、該フランジのシャンク側端面に前記盲蓋を保持する保持部材を有する搬送具と、前記盲蓋を保持した前記搬送具を主軸に装着したときに盲蓋を主軸頭先端において係合する係合部材とを備えてなり、交換アームを流用して搬送具を介して盲蓋を着脱するものである。

また、請求項１記載の盲蓋自動着脱装置において、割出機構を備えた主軸を有する工作機械であって、前記係合部材は主軸頭先端に山谷を複数個設けた装着用係止爪と、前記盲蓋に設けられ前記装着用係止爪と相対的旋回により係脱自在な係止爪とを有し、前記フランジはシャンク側端面に主軸との位相合わせキー溝と、前記盲蓋を同心且つ位置決めし脱落しないように保持する保持部材とを有してなり、交換アームを流用して搬送具を介して盲蓋を搬送し、主軸の割出機構を用いて装着用係止爪と盲蓋の係止爪とを相対的に旋回させて係脱を行うことにより盲蓋を着脱するものである。

また、請求項２記載の盲蓋自動着脱装置において、搬送具に設けられた前記保持部材が盲蓋の外周に係合する保持爪と、該保持爪を常時係合方向に付勢する付勢手段とを備え、前記盲蓋を取り付け位置に保持するため前記主軸頭に相対的に旋回し係合した係止爪に圧接するピンと、該ピンを突出するように付勢する押圧手段とを備えてなるものである。

フランジのシャンク側に盲蓋が同心に保持されマガジンに工具又はアタッチメントと同様に収納されている搬送具が交換位置に割出され工具又はアタッチメントの交換アームで角度・割出しされた主軸テーパ穴に搬送挿入される。主軸に挿入時搬送具の係止部材とカップリングの係止部材の位相が所定量ずれているので係止爪が干渉することなく装着される。主軸が係止部材のずれ量旋回して係止爪の位相を一致させ係合状態とする。次いで交換アームにより搬送具を抜き取る。

本発明は以下の効果を奏する。
盲蓋の交換も工具交換アームを流用することによって通常の工具交換同様に行うことができ、且つ工具アタッチメントと同様盲蓋もマガジンポットに収納でき盲蓋アタッチメント専用の交換アーム，貯蔵装置が不要となる。また従来技術において必要としたカバーアタッチメントの割り出し装置が不要となって大幅なコスト低減に寄与する。

本発明の実施例を図１〜図８にもとづき説明する。図１乃至図３において本機の概略を説明する。

図１のマシニングセンタにおいて、床上に設置されたベッド５１上にテーブル５２がＸ軸（前後）方向に移動位置決め可能に載置されている。ベッド５１両脇の床上にコラム５３が立設され、コラム５３上にトップビーム５４が固着されている。コラム５３は前面にＷ軸（上下）方向の案内を有し、このＷ軸案内上にクロスレール５５が移動位置決め可能に取り付けられている。クロスレール５５は前面にＹ軸（左右）方向の案内を有し、このＹ軸案内上に主軸頭５６が移動位置決め可能に載架され、主軸頭５６に主軸ラム５７がＺ軸（上下）方向に移動位置決め可能に設けられている。

主軸ラム５７の先端にアタッチメント５８が着脱可能に取り付けられる。左側コラム５３の左端に工具とともにアタッチメントが収納可能な工具マガジン装置５９が配設されている。クロスレール５５の左下部に水平面内において工具マガジン側と主軸側に旋回，アーム旋回軸を水平・垂直に旋回及び水平直線移動可能に交換アームユニット６１が設けられている。

交換アームユニット６１は把持径の異なる工具のＶ字形の把持溝とアタッチメントのＶ字形の把持溝に対応する工具用グリッパＡ１，Ａ２及びアタッチメント用グリッパＢ１，Ｂ２を中心対称に有するツインアーム形の複合交換アーム６２を、ＮＣで旋回中心軸７２のまわりで旋回割出し可能かつ旋回中心軸方向に移動位置決め可能に有している。

図２において、工具マガジン５９には通常の工具以外に通常の工具のシャンクと寸法が同じで大きなアタッチメント５８が混在して収容されている。工具マガジン５９と主軸頭５６との間で工具及びアタッチメント５８を搬送する旋回割出し，軸方向移動可能な交換アームユニット６１には、通常の工具を交換するときに用いる中心対称の一対の工具交換用グリッパＡ１，Ａ２以外に、通常の工具とは異なる把持寸法のアタッチメント５８を交換搬送するときに用いるアタッチメント交換用グリッパＢ１と、アタッチメント５８を主軸頭５６の位置で回転割出しさせるときに用いるアタッチメント割出し用グリッパＢ２とが中心対称に一対として形成された合計４個のグリッパを有する複合交換アーム６２が設けられている。

そして図示はしないが各グリッパの先端部には把持工具，アタッチメントの脱落を防止する開閉する補助フインガが設けられている。一対の工具交換用グリッパＡ１，Ａ２及びアタッチメント交換用グリッパＢ１には工具及びアタッチメント５８が搬送時に位置ずれをおこさないようそれぞれ回り止め用の爪６３が設けられている。

次いでアタッチメント５８と工具とを交換する交換アームユニット６１を図３にもとづき説明する。
ユニット本体７１には中空の旋回中心軸７２が軸受により回転可能に支持されていて、長手過半分が本体７１より突出し、中心穴先端部にめすスプライン７５が嵌着されている。

旋回中心軸７２の突出部外周に中空軸７６が軸方向移動可能に嵌合されていて、中空軸７６の先端に固着の蓋７７にスプライン軸７８の先端が固着され、スプライン軸７８はめすスプライン７５と係合されている。中空軸７６には本体寄り位置に前述の複合交換アーム６２が固着されている。

ユニット本体７１に旋回中心軸７２と平行にＮＣ制御の抜き差し用サーボモータ７３と旋回用サーボモータ７４が固着されている。抜き差し用サーボモータ７３の出力軸７３ａにはプーリ７５が嵌着されていて、ボールねじ９１の端部に嵌着されるプーリ９２との間にシンクロベルト７８が張設されている。

旋回用サーボモータ７４の出力軸７４ａにはプーリ７９が嵌着されていて、旋回中心軸７２とスプライン軸７８との減速器８０，継手８１を介して連結されているアーム駆動軸８２の端部に嵌着されるプーリ８３と、前記プーリ７９との間にシンクロベルト８４が張設されている。そして抜き差し用サーボモータ７３，旋回用サーボモータ７４にはそれぞれ軸方向位置を検出する角度検出器８５，旋回角度を検出する角度検出器８６が組み込まれている。

抜き差し用サーボモータ７３により回動されるボールねじ９１にはボールナット８７が螺合されていて、ボールナット８７に本体７１に軸方向移動可能に支持されている抜き差し用案内軸８８の後端が図示しない連結金具を介して固着され、案内軸８８の先端が中空軸７６の外周に係合されている抜き差し用ブラケット８９に固着されている。

図５，図６において、主軸ラム下端のカバー取付部位を説明する。
主軸ラム５７の中心に軸受１６を介して主軸１７が回転可能に軸承されており、図示しないＮＣ装置によって主軸は回転，割出制御が行われる。主軸１７は中心穴下端に工具又はアタッチメントのテーパシャンクと嵌合するテーパ穴１７ａを有し、中心に図示しない公知の皿ばね，プルスタッド，コレットを含む工具クランプ装置が組み込まれている。そして主軸１７下端面には工具又はアタッチメントの回り止めとなるキー１８が中心対称に２個所取り付けられている。

また主軸ラム５７の下端面にはアタッチメント５８を割出位置決めするリング状のクラッチ歯のカップリング通称カービックカップリング１９が主軸１７と同心に固着されている。そしてこのカービックカップリングには図７に示すように内周に山谷が同じ巾の係止爪１９ａが複数個形成されている。本実施例では６等分位置に形成されている。

本発明はこのカップリング部分を切削液，切粉から保護する盲蓋の自動着脱に関するものである。後述の盲蓋３１が取り付けられたとき、取付位置に保持するためカービックカップリング１９より中心寄りで円周方向数等分位置に、主軸軸線と平行な押し付けピン２１がばね２２で常時下方に突出するように付勢されて主軸ラム５７に設けられている。

次いで図４，図６，図８にもとづいて盲蓋搬送具を説明する。
盲蓋搬送具２６はマガジン５９のチエーンで連結されたポット６０のテーパ穴６０ａと主軸１７のテーパ穴１７ａとに工具と同様に嵌合可能なテーパシャンク２７とプルスタッド２８を有する。テーパシャンク２７の大径側に続くフランジ２９には外周に工具交換アーム６２のアタッチメント用グリッパＢ１，Ｂ２が把持する把持Ｖ溝２６ａ及びシャンク側端面に主軸１７のキー１８及びマガジンのポット６０のピン６０ｂに係合位置決めされるキー溝２６ｂが工具ホルダと同様に削設されている。そしてキー溝２６ｂには工具交換アーム６２の把持部の位置決めピン６３が嵌入する溝２６ｆが削設されている。

このフランジ２９はシャンク側に盲蓋３１を把持するため断面山形でリング状に突出した盲蓋の載置面２６ｃが形成されている。また盲蓋の後述する係止爪の位相を決めるピン３０が載置面２６ｃのリングの内側に搬送具の軸心と平行に突設されている。さらに盲蓋３１を保持する保持爪３２がフランジ２９のシャンク側端面に３等分位置で放射状に削設された溝２６ｄ内でフランジ端面と平行なピン３３で旋回可能に枢支されている。

保持爪３２の外側先端は盲蓋３１の鍔３１ｂの外周傾斜面に係合する鍵３２ａに形成され、内側端下面は溝２６ｄの底に当接するストッパとなる。この保持爪３２はフランジ２９に軸方向に穿穴された盲穴２６ｅに挿入されたばね３４で突出方向に付勢される押し上げピン３６によって係合方向に常時付勢されている。

盲蓋３１は主軸頭５７のカービックカップリング１９の連結歯面を保護する凹部３１ａの外縁に保持爪３２の鍵３２ａが係合する外周を傾斜面とする鍔３１ｂが形成されている。また凹部３１ａの内周円筒部３１ｃにはカービックカップリング１９の係止爪１９ａに係合する係止爪３１ｄが図９に示すように円筒部３１ｃ外周の６等分位置に形成され係止爪３１ｄの間には同じ巾の谷部が形成されている。さらにまた円筒部３１ｃの下面に係止爪３１ｄの位相を決めるピン３０が挿入する穴３１ｅが穿設されている。
そしてこの盲蓋３１が主軸ラム５７の下端に装着されたとき内周円筒部３１ｃは主軸１７の外周に僅かの隙間を有し、また鍔３１ｂの外周は主軸ラム５７の円筒内側と滑合する。

このように構成された本発明の作用を説明する。
主軸１７にはアタッチメントによる加工が終わりアタッチメント５８はマガジン５９のポット６０に納められたところとする。マガジン５９のポット６０の指定位置が記憶されているか又は搬送具２６にコードＮＯが付けられてポット６０に図４に示すように格納されている。

即ち搬送具２６のリング状の載置面２６ｃに盲蓋３１が凹部３１ａをシャンク側として載置され、ピン３０にピン穴３１ｅが挿入され保持爪３２の鍵３２ａが盲蓋３１の外周縁の鍔３１ｂの傾斜部に係合して確実に保持され、搬送具２６のキー溝２６ｂにマガジン５９のポット６０のピン６０ｂが挿入して位相が狂わない状態にある。

ＮＣ装置の盲蓋取付指令により、主軸頭ラム５７は工具交換位置に、マガジン５９は搬送具２６を交換位置にそれぞれ割出し位置決めする。交換アームユニット６１がマガジン５９側に位置決めされ、ＮＣ装置の指令で交換アーム６２のグリッパＢ１が搬送具２６の把持溝２６ａを把持し、キー６３が溝２６ｆに嵌入する。交換アーム６２が軸方向に移動して搬送具２６を抜き取り主軸頭５６の側に移動位置決めされる。

次いで交換アーム６２が搬送具２６を主軸１７のテーパ穴１７ａに挿入する。
このとき盲蓋３１はカービックカップリング１９を囲む主軸ラム５７の壁内周，主軸外周に案内され自動調心される。この挿入過程で主軸１７のキー１８は搬送具２６のキー溝２６ｂに嵌入する。盲蓋３１の係止爪３１ｄはカービックカップリング１９の係止爪１９ａと位相が１／１２ずれた状態とされているので係止爪１９ａの間を通過して押し付けピン２１をばね２２の力に抗して押し込み、盲蓋２６の凹部３１ｃがカービックカップリングの歯部を完全に覆う。

図示しない工具引上げ装置により搬送具２６のプルスタッド２８が引上げられ搬送具２６は装着完了時点で交換アームユニット６１が移動して交換アーム６２が搬送具２６から離れる。次に交換アーム６２の把持部Ｂ２で搬送具を把持し主軸１７の１／１２回転でカービックカップリング１９の係止爪１９ａと盲蓋２６の係止爪３１ｄの位相が一致し係合する。この状態で押し付けピン２１はばね２２の力で盲蓋の係止爪３１ｄをカービックカップリング１９の係止爪１９ａに圧接する。このため振動等の外力によって盲蓋が変位することはない。

盲蓋の装着が終わると、交換アームユニット６１が移動して交換アーム６２が搬送具２６を把持する。指令による図示しない駆動装置により工具引上げ装置のドローバの前進でプルスタッド２８の把持を開放するとともに先端の当接した衝撃でテーパ部の嵌合が解かれる。盲蓋３１はカービックカップリング１９と互いの係止爪がに係合状態にあるので、交換アーム６２による搬送具２６の引抜きで盲蓋３１の保持爪の鍵３２ａがばね３４の力に抗して回動し鍵３２ａは盲蓋３１の鍔３１ｂより外される。交換アーム６２が通常の工具交換動作によりマガジン５９のポット６０に搬送具２６を格納するものである。

盲蓋を取り外すときは工具交換動作により搬送具２６が主軸１７に装着されピン３０が盲蓋のピン穴３１ｅに装入し、保持爪３２の鍵３２ａが盲蓋３１の外縁の鍔３１ｂの傾斜面に係合する。交換アームユニット６１が移動して交換アーム６２が工具より離れ主軸１７が１／１２旋回され盲蓋３１がともに１／１２旋回されて係止爪３１ｄはカービックカップリング１９の係止爪１９ａよりずれて谷部に位置決めされ互いの爪の干渉がなくなる。交換アームユニット６１が移動して交換アーム６２が搬送具２６を把持する。以後工具の抜き動作により搬送具２６が抜かれると盲蓋３１は搬送具２６にとりついたままで搬送されマガジン５９に格納されるものである。

本発明を用いるマシニングセンタの説明図である。 マガジン及び交換位置に待機する交換アームを示す図である。 工具交換アームユニットの交換アームの駆動部分を示す図である。 マガジンのポットに盲蓋を保持した搬送具を格納した一部断面図である。 搬送具を主軸に装着した状態を示す断面図である。 主軸に装着した搬送具が盲蓋を残して抜き出された状態を示す断面図である。 カービックカップリングを示す図５のＡ−Ａ線視図である。 搬送具のフランジ面を示す図６のＢ−Ｂ線視図である。 盲蓋のａは平面図、ｂはＣ−Ｃ線断面図である。 従来技術のカバー装着図である。 従来技術のカバー搬送装置図である。 別の従来技術のカバー装着図である。

符号の説明

１７ 主軸 １８ 位置決めキー
１９ カービックカップリング
１９ａ 係止爪
２１ 押し付けピン ２６ 搬送具
２６ａ 把持溝 ２６ｂ キー溝
２６ｃ リング状の盲蓋載置面
３０ ピン ３１ 盲蓋
３２ 保持爪 ３６ 押上げピン
５７ 主軸ラム ５９ マガジン
６０ ポット ６２ 交換アーム

Claims (3)

1. 主軸とマガジンとの間で工具またはアタッチメントの交換を交換アームを用いて行う工作機械において、主軸頭の先端に設けたアタッチメント位置決め連結用カップリングを保護する盲蓋の着脱装置であって、
   前記主軸および前記マガジンのツールポットに装着可能なシャンク、該シャンク端に前記交換アームと係合する把持溝を刻設したフランジ、該フランジのシャンク側端面に前記盲蓋を保持する保持部材を有する搬送具と、
   前記盲蓋を保持した前記搬送具を主軸に装着したときに盲蓋を主軸頭先端において係合する係合部材とを備えてなり、
   交換アームを流用して搬送具を介して盲蓋を着脱することを特徴とする盲蓋自動着脱装置。
2. 請求項１記載の盲蓋自動着脱装置において、
   割出機構を備えた主軸を有する工作機械であって、
   前記係合部材は主軸頭先端に山谷を複数個設けた装着用係止爪と、前記盲蓋に設けられ前記装着用係止爪と相対的旋回により係脱自在な係止爪とを有し、
   前記フランジはシャンク側端面に主軸との位相合わせキー溝と、前記盲蓋を同心且つ位置決めし脱落しないように保持する保持部材とを有してなり、
   交換アームを流用して搬送具を介して盲蓋を搬送し、主軸の割出機構を用いて装着用係止爪と盲蓋の係止爪とを相対的に旋回させて係脱を行うことにより盲蓋を着脱することを特徴とする盲蓋自動着脱装置。
3. 請求項２記載の盲蓋自動着脱装置において、
   搬送具に設けられた前記保持部材が盲蓋の外周に係合する保持爪と、該保持爪を常時係合方向に付勢する付勢手段とを備え、
   前記盲蓋を取り付け位置に保持するため前記主軸頭に相対的に旋回し係合した係止爪に圧接するピンと、該ピンを突出するように付勢する押圧手段とを備えてなる盲蓋自動着脱装置。